3D-Bildverarbeitung für Robotik

in der Robotik wird zurzeit nur ein geringer Prozentsatz aller Aufgaben mit Bildverarbeitung gelöst. Die Ingenieure entwickeln die entsprechende Software dann zumeist selbst, greifen also kaum auf Standardsoftware zurück. Halcon von MVTec bietet zahlreiche Möglichkeiten der 3D-Bildverarbeitung für die Robotik wie 3D-Vermessung und 3D-Lageerkennung an. Das Softwarepaket hält damit für die robotiktypischen Verfahren nicht nur schnelle Operatoren bereit, sondern erleichtert auch das Teaching und Kalibrieren. Stereoverfahren Für die 3D-Bildverarbeitung in der Robotik gibt es verschiedene Möglichkeiten. Verfügt der Aufbau über zwei Kameras, können zwei unterschiedliche Stereo-Verfahren angewendet werden. Das erste ist bei hochgenauen Formvermessungen von Bedeutung. Aus den zwei transformierten Bildern wird dabei über die Disparität (Abstand korrespondierender Pixel) eines jeden Objektpunkts dessen Tiefe bestimmt. Oft genügt es jedoch schon, einzelne Punkte, Ecken oder Kanten als ausgewiesene Merkmale zu erkennen. Neben der gesteigerten Schnelligkeit hat dieses zweite Verfahren den Vorteil, dass dem Roboter subpixelgenaue bzw. submillimetergenaue Positionsdaten übergeben werden können. 3D-Lageüber Projektionsbild bestimmen 3D-Verfahren gibt es auch mit nur einer Kamera. Sind die Koordinaten bestimmter Merkmale eines Objekts bekannt, so kann mit Halcon über das Projektionsbild deren 3D-Lage in Weltkoordinaten bestimmt und rekonstruiert werden. Ein ähnliches Verfahren bietet die Beobachtung von Kreisen (z.B. Bohrlöchern) in Objekten, die im Kamerabild projiziert als Ellipse erscheinen. Durch deren Analyse lässt sich die Lage des Objekts dreidimensional rekonstruieren. Weiterhin ist eine Rekonstruktion über die Schärfe/Unschärfe-Beziehung eines Objekts möglich: Über die Höhenverstellung der Kamera lässt sich aus dem Schärfegrad die dreidimensionale Beschaffenheit des beobachteten Objekts bestimmen. Auch mit kontrollierten Lichtvariationen lässt sich ein Objekt rekonstruieren, indem mehrere Bilder in Serie mit rotierender Beleuchtung aufgenommen werden. Die unterschiedlichen Reflexionen führen dann zur 3D-Rekonstruktion (Bild 1). Klassische Bildverarbeitungsmethoden Neben den speziellen 3D-Methoden für die Robotik werden alle klassischen Bildverarbeitungsmethoden wie hochgenaues Messen, Matching, OCR, Data- und Barcode-Lesen sowie Blobanalyse angeboten. Auch sie werden immer häufiger in der Robotik zur in-situ-Qualitätskontrolle eingesetzt. Anwendungsbeispiele sind die Identifizierung von Komponenten während des Greifens von Teilen im Automobilbau oder die Schweiß-nahtkontrolle. Halcon läuft sowohl auf PC wie auch als Halcon Embedded auf unterschiedlichen Plattformen, die in der Robotik üblich sind.